Анализ кинематики станков с ЧПУ

При проведении анализа кинематической схемы станка определяется состав приводов главного движения и подач. При этом указывается тип применяемого электродвигателя.

Составляются уравнения кинематического баланса для характерных вариантов работы привода, например, для наименьших и наибольших частот вращения шпинделя и для скорости быстрого перемещения исполнительных органов станка.

С помощью этих уравнений с учетом значений частоты вращения вала электродвигателя n _э и параметров кинематики проверяются значения частоты вращения шпинделя n _шп, рабочей подачи S или скорости быстрого перемещения V _б, указанные в основных технических характеристиках станка.

Например, в состав модуля главного движения токарного станка с ЧПУ могут входить: регулируемый электродвигатель, зубчатая ременная передача, шпиндель.

Расчетные перемещения конечных звеньев кинематической цепи

n _э, мин^-1 Þ n _шп, мин^-1.

Уравнение кинематического баланса цепи главного движения

,

где z ₁ и z ₂ – числа зубьев ведущего и ведомого шкивов соответственно зубчатой ременной передачи.

После подстановки числовых значений z ₁, z ₂ и n _энаходится n _шп.

При подстановке в формулу значения n _{э max} можно определить возможную максимальную частоту вращения шпинделя n _{шп max}. Аналогично после подстановки в формулу n _{э min} определяется значение n _{шп min}. Можно при необходимости решить обратную задачу, то есть при известных из расчета режимов резания значении n _шп и передаточных отношений кинематической цепи возможно уточнение требуемого значения частоты вращения вала электродвигателя n _э.

Подобным образом анализируются и другие кинематические цепи приводов исполнительных органов станка.

Модуль продольных подач токарного станка с ЧПУ может содержать: регулируемый электродвигатель, муфту, соединяющую вал двигателя с ходовым винтом, пару «винт-гайка», исполнительный орган – продольные салазки (каретку).

В этом случае расчетные перемещения конечных звеньев кинематической цепи

n _э, мин^-1 Þ S _прод, мм/мин,

уравнение кинематического баланса цепи

,

где S _прод – скорость (подача) продольного поступательного движения суппорта, t _хв – шаг ходового винта тягового устройства.

После подстановки числовых значений t _хв и n _энаходится величина подачи S _прод. При подстановке минимального значения частоты вращения электродвигателя n _{э min} определяется наименьшее значение подачи S _{прод min}, при подстановке значения n _{э max} - скорость быстрого хода V _б.

При необходимости можно решить обратную задачу, то есть при известном из расчета режимов резания значении S _прод возможно уточнение требуемого значения частоты вращения вала электродвигателя n _э.

Контрольные вопросы

Для заданной модели станка с ЧПУ:

- указать состав привода главного движения;

- указать состав привода продольных (или поперечных) подач;

- составить уравнения кинематического баланса привода главного движения и определить предельные значения частоты вращения шпинделя;

- составить уравнения кинематического баланса привода подач и определить значение наибольшей скорости поступательного перемещения шпиндельной бабки (стола, салазок и т.п.).